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基于FDTD的时变等离子体中电磁波频域特性研究

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系统工程与电子技术 2013年第6期35卷 1148-1154页

作者：杨利霞于萍萍郑召文周祥江苏大学通信工程系江苏镇江212013

推导了计算一维时变磁化等离子体的时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)的递推式,分析了一维情况下的时变等离子体中电磁波的频域特性,并通过选取算例,验证了该方法的准确性。对将等离子体频率按时间分为3个阶段的复杂情... 详细信息

推导了计算一维时变磁化等离子体的时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)的递推式,分析了一维情况下的时变等离子体中电磁波的频域特性,并通过选取算例,验证了该方法的准确性。对将等离子体频率按时间分为3个阶段的复杂情况进行了计算分析,通过改变时变磁化等离子体占空比,得出了时变磁化等离子体对电磁波有频率漂移和频谱展宽等规律。

关键词：时域有限差分方法时变等离子体频率漂移占空比

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快速产生的时变等离子体对目标隐身的研究

电波科学学报 2002年第5期17卷 524-528,533页

作者：刘少斌莫锦军袁乃昌国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

分析了时变非磁化等离子体的隐身作用。研究了时变等离子体对入射电磁波的频率上移 ,这将使雷达回波的频率偏离开敌方接受回波的频谱范围 ,使目标的RCS减小。同时 ,给出了时变等离子体对入射电磁波的碰撞衰减并计算了时变等离子体对电... 详细信息

分析了时变非磁化等离子体的隐身作用。研究了时变等离子体对入射电磁波的频率上移 ,这将使雷达回波的频率偏离开敌方接受回波的频谱范围 ,使目标的RCS减小。同时 ,给出了时变等离子体对入射电磁波的碰撞衰减并计算了时变等离子体对电磁波的反射系数。

关键词：等离子体隐身雷达散射截面时变等离子体电磁波 RCS

基于时变等离子体的微波频率上转换粒子模拟研究

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真空电子技术 2019年第6期32卷 62-66页

作者：陈坤王柯李永东王洪广刘纯亮电子物理与器件教育部重点实验室西安交通大学陕西西安710049 西安交通大学电子科学与工程学院陕西西安710049

时变等离子体与微波互作用能实现微波频率的上转换,甚至可以达到太赫兹频段。本文主要采用粒子模拟方法,研究了时变等离子体介质及结构中微波频率上转换现象。所得结果对于探索新机制微波和太赫兹辐射源具有重要理论价值。

关键词：时变等离子体微波频率上转换粒子模拟

基于时变等离子体微波频率上转换的粒子模拟研究

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基于时变等离子体微波频率上转换的粒子模拟研究

第十八届全国等离子体科学技术会议

作者：陈坤李永东常超王洪广西安交通大学电子物理与器件研究所

本文通过粒子模拟演示出了2.45GHz微波源通过时变等离子体层时,其的频率发生上转移的现象。理论上,可以将2.45GHz微波源转换成任意大于该频率的电磁波辐射,甚至可以获得太赫兹辐射,其频率上转换的大小由等离子体密度决定。本文建立一个... 详细信息

本文通过粒子模拟演示出了2.45GHz微波源通过时变等离子体层时,其的频率发生上转移的现象。理论上,可以将2.45GHz微波源转换成任意大于该频率的电磁波辐射,甚至可以获得太赫兹辐射,其频率上转换的大小由等离子体密度决定。本文建立一个二维平行平板模型,以氢气作为电离气体,研究了不同参数的影响,同时获得能量可观的,频率在300GHz的太赫兹波辐射。其中,等离子体层厚度主要影响输出脉冲的持续时间,等离体子层厚度越大,输出持续时间越长,当等离子体厚度较小时,需要考虑入射波相位的影响,它决定了与时变等离子体互作用的入射波能量。等离子体电离时间主要影响转换效率,时间越短转换效率越高,本文也提出了电离时间临界值,用以获得我们所期待的输出频率。等离子体密度影响最大,即决定了输出频率大小,又同时影响了持续时间,转换效率。为了获得稳定输出,入射波幅值存在一个范围,幅值较小时,输出主要是等离子体噪声;幅值较大时,它会破坏等离子的空间分布,而这一范围主要受等离字体密度的影响。

关键词：时变等离子体频率上转换粒子模拟太赫兹辐射

来源： cnki会议评论

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1维时变磁化等离子体光子晶体的密温特性

激光技术 2011年第1期35卷 74-78页

作者：章海锋郑建平杨国华中国人民解放军炮兵学院南京分院南京211132

为了研究1维时变磁化等离子体光子晶体禁带的温度和密度特性,采用在等温近似的条件下,磁化等离子体的分段线形电流密度卷积时域有限差分算法研究了1维时变磁化等离子体光子晶体的禁带特性。以高斯脉冲为激励源,用算法公式得到的电磁波... 详细信息

为了研究1维时变磁化等离子体光子晶体禁带的温度和密度特性,采用在等温近似的条件下,磁化等离子体的分段线形电流密度卷积时域有限差分算法研究了1维时变磁化等离子体光子晶体的禁带特性。以高斯脉冲为激励源,用算法公式得到的电磁波透射系数来讨论了等离子体上升时间、温度、等离子体层密度对其禁带特性的影响。结果表明,改变等离子体上升时间和等离子体层密度可以实现对禁带的控制。这一结果对设计磁化等离子体光子晶体器件有帮助。

关键词：材料物理光学光子晶体时变等离子体时域有限差分法禁带

THz电磁波在时变非磁化等离子体中的传播特性研究

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物理学报 2014年第19期63卷 74-79页

作者：陈文波龚学余邓贤君冯军黄国玉南华大学电气工程学院衡阳421001

本文建立了时变非磁化等离子体平板的一维模型,并采用时域有限差分(FDTD)方法对太赫兹(THz)电磁波在时变等离子体中传播时的反射、透射系数及吸收率进行了计算.然后根据计算结果分析了时变等离子体的上升时间、电子密度、温度以及等离... 详细信息

本文建立了时变非磁化等离子体平板的一维模型,并采用时域有限差分(FDTD)方法对太赫兹(THz)电磁波在时变等离子体中传播时的反射、透射系数及吸收率进行了计算.然后根据计算结果分析了时变等离子体的上升时间、电子密度、温度以及等离子体平板厚度等参数对不同频段THz波在等离子体中传播特性的影响.分析结果表明:THz波在时变等离子体中传播时,其反射系数受等离子体电子密度和上升时间的影响较大;而吸收率则随着上升时间的减小、电子密度及平板厚度的增加而增大;此外,THz电磁波能够穿透量级为1020m-3的高密度等离子体层,可以作为再入段飞行器通信以及高密度等离子体诊断的理想工具.

关键词： THz电磁波时变等离子体传输特性时域有限差分法

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相对运动等离子体平板与电磁波相互作用研究

电波科学学报 2023年第1期38卷 164-172页

作者：满良邓浩川薄勇肖志河杨利霞中国航天科工集团有限公司第二研究院北京100854 电磁散射重点实验室北京100854 安徽大学信息材料与智能感知安徽省实验室合肥230601

高超声速飞行器在飞行过程中,由于高温高压的作用,会在飞行器表面形成一层等离子体鞘层,飞行器及其等离子体鞘层相对于地面测控中心做高速相对运动,对目标物电磁回波会带来严重影响.此外,等离子体鞘层的时变特性,也会对目标物雷达回波... 详细信息

高超声速飞行器在飞行过程中,由于高温高压的作用,会在飞行器表面形成一层等离子体鞘层,飞行器及其等离子体鞘层相对于地面测控中心做高速相对运动,对目标物电磁回波会带来严重影响.此外,等离子体鞘层的时变特性,也会对目标物雷达回波进行调制,使测控中心难以识别、跟踪目标.本文利用Lorentz-FDTD方法研究了相对运动等离子体鞘层与电磁波之间的相互作用,并分析了等离子体鞘层的相对运动特性和时变特性对电磁波造成的影响,发现运动的时变等离子体除了对电磁波造成多普勒频移外,还会对入射波频谱进行调制.

关键词：时域有限差分 Lorentz变换相对运动时变等离子体

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等离子体对电磁波的反射作用及应用分析

等离子体对电磁波的反射作用及应用分析

作者：丁腾欢西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着航空航天技术的突飞猛进,在技术发展过程中发现很多航空航天活动以及技术中会接触到等离子体。比如飞行器再入段过程、高超声速飞行器飞行时以及等离子体隐身技术中均接触到了等离子体。在这些场景中等离子体对电磁波的反射... 详细信息

近年来,随着航空航天技术的突飞猛进,在技术发展过程中发现很多航空航天活动以及技术中会接触到等离子体。比如飞行器再入段过程、高超声速飞行器飞行时以及等离子体隐身技术中均接触到了等离子体。在这些场景中等离子体对电磁波的反射作用、衰减作用均在其中的某些技术环节中有利有弊。因此研究等离子体对电磁波的反射作用非常有意义。首先,本文分析了附在完全反射体上的稳态等离子体对电磁波的反射作用,并使用时域有限差分法对其进行了数值计算,表明稳态等离子体对在一定频带内的电磁波的反射会变小,对处于频带之外的电磁波的反射很大。等离子体的电子密度、碰撞频率和等离子体厚度影响着频带的位置、反射大小以及这一频带的带宽。其次,分析了突变以及按正弦规律变化的时变等离子体对单频以及宽带信号的频谱影响,使用时域有限差分法对频率漂移情况进行了数值计算。表明瞬变等离子体使电磁波频率向高频漂移,且新频率只产生于等离子体电子密度发生变化的时刻。而按正弦规律变化的时变等离子体会与电磁波产生类似交调的作用,产生若干寄生频率。寄生频率点与时变等离子体的变化频率有关。按正弦规律变化的时变等离子体的基准电子密度、变化幅度、变化频率影响着寄生频率的幅值、位置和数量。最后,以等离子体对雷达测距的影响为背景,分析稳态等离子体以及时变等离子体对线性调频波雷达测距的影响,使用时域有限差分法对其进行了数值计算仿真,结果表明稳态等离子体对雷达测距影响较小,而按正弦规律变化的等离子体会使雷达测距出现假目标信号。正弦规律变化的等离子体的变化频率影响着假目标信号的位置,变化幅度、基准电子密度影响着假目标信号的强度。

关键词：反射作用稳态等离子体时变等离子体雷达测距

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等离子体涂覆目标散射特性的FDTD方法

等离子体涂覆目标散射特性的FDTD方法

作者：金莎莎西安电子科技大学

学位级别：硕士

本文研究了FDTD方法及其在等离子体涂覆目标的电磁散射特性计算中的应用。利用FDTD方法计算了各向同性非磁化和各向异性磁化等离子体涂覆目标的散射特性;分析了时变等离子体中的电波传播。论文的主要工作如下: 1、基于FDTD方法的基本原... 详细信息

本文研究了FDTD方法及其在等离子体涂覆目标的电磁散射特性计算中的应用。利用FDTD方法计算了各向同性非磁化和各向异性磁化等离子体涂覆目标的散射特性;分析了时变等离子体中的电波传播。论文的主要工作如下: 1、基于FDTD方法的基本原理,详细给出了电磁散射问题中FDTD方法的各种基本技术,包括差分迭代公式、Mur和UPML吸收边界条件、激励源、以及近—远场外推边界。 2、详细描述了各向同性非磁化等离子体涂覆不同目标的散射特性,利用SO-FDTD方法计算了非磁化等离子体涂覆一维目标的反射系数和透射系数;利用Z变换FDTD方法研究了非磁化等离子体涂覆导体圆柱的电磁散射特性;讨论了JEC-FDTD方法分析非磁化等离子体涂覆三维简单目标的情况。 3、采用Z变换FDTD方法研究了时谐波入射下均匀磁化等离子体涂覆金属圆柱和方柱的双站雷达散射截面,分析了等离子体涂层厚度、碰撞频率、回旋频率对目标RCS的影响;利用JEC-FDTD方法分析了高斯脉冲平面波入射下均匀磁化等离子体涂覆金属球和金属椭球的后向RCS。计算结果表明,选择合适的等离子体厚度、电子回旋频率、电子密度可以有效的减小目标的RCS。 4、研究了电磁波在时变等离子体中的传播特性,分析了时变等离子体鞘套中的电子密度分布、传输特性、相频特性。利用JEC-FDTD方法研究了时变等离子体涂覆二维和三维目标的电磁散射特性,讨论了等离子体涂层厚度、碰撞频率、回旋频率、电子密度、弛豫时间对目标RCS的影响。

关键词：时域有限差分方法非磁化等离子体磁化等离子体时变等离子体电磁散射